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マルチデバイス同期(MDS)

複数の同期信号入力および出力チャネルを必要とするアプリケーションがありますか?はいの場合、いくつかの楽器を積み重ねるだけでは不十分なことがよくあります。

完全同期には、さまざまな基準クロック間の安定した明確な位相関係、定義された時間に信号出力を同期する機能、および記録された信号のタイムスタンプとサンプリングレートの調整が含まれます。理想的なソリューションは、機器アセンブリ全体を調整する単一のユーザーインターフェイスまたはAPIです。

Zurich Instrumentsは、スケーラビリティを念頭に置いて、測定機器への包括的なアプローチを提供することに取り組んでいます。 LabOneは®8台の機器までためのマルチデバイスの同期(MDS)を可能にし、ユーザが単一のグラフィカル・ユーザ・インターフェースとAPIのセッションを介してそれらにアクセスすることを可能にします。

MDSの主な機能と動作原理

  • すべての機器の1つのマスタークロックへのクロック同期
  • 同期されたタイムスタンプと測定データのサンプリングレート
  • すべての出力チャネルのサンプルごとの同期
  • 複数のデバイスを同時に測定するLabOneのMDSモジュール
  • 分散実行を備えた単一のシーケンサープログラムからの複数のAWG機器の出力を制御するAWGリンクモード

例:Sweeperツールを使用したマルチチャネル測定の自動化

スイーパー

複数の入力信号を同時に測定することで、マルチポートネットワークの特性評価が容易になり、改善されます。マルチポートネットワークの周波数応答を取得するために、1つのポートが励起され、他のすべてのポート(被駆動ポートを含む)が測定されます。 MDSモジュールによって強化されたスイーパーツールを使用すると、単一のLabOneユーザーインターフェイスまたは複数の機器を制御するLabOne APIセッションによって表示される1回のスイープで、複雑なマルチポートネットワークの完全な周波数応答を測定できます。次の図は、2つの同期されたUHFLIロックインアンプを使用して1回の掃引で測定された4ポートネットワークの周波数応答を示しています。

関連するすべての機器は、同じ10 MHz基準クロックを共有して、共通のクロック速度を実現します。すべての機器は、トリガー信号のチェーンで接続する必要もあります。 MDSを起動すると、LabOneは次の一連の手順を実行します。

  1. スレーブ機器の基準クロックをマスタークロックまたは外部ソースに調整します。
  2. トリガー信号のチェーン内の各機器の位置を特定します。
  3. 機器間のケーブル遅延を測定します。
  4. 測定されたケーブル遅延を考慮しながら、各機器のクロックを調整します。

シーケンスの最後に、すべての機器は同じクロックタイム、つまり個々のサンプルの同期タイムスタンプを持ちます。

アプリケーション

マルチチャネル信号の生成や検出を必要とするすべてのアプリケーションは、特にマルチチャネル信号を同期的に生成および/または測定する必要がある場合に、MDSの恩恵を受ける可能性があります。これは、以下の研究分野と技術に適用されます。

MDSで強化されたLabOne機能

  • スイーパー:1つの機器のパラメーターをスキャンし、スイープパラメーターの変更と完全に同期する方法で複数のチャネルおよび機器の応答を測定します。
  • DAQ:時間領域信号を測定し、複数の機器にわたるトリガー信号に基づいて、正確なサンプルアライメントで画像を記録します。
  • プロッタ:タイムスタンプの調整と同時に複数の機器からの信号を表示します。
  • スペクトル:さまざまな機器からの信号スペクトルを比較します。

サポートされている機器

同じシリーズの複数の機器を同期させることができます。各プラットフォームには、基準クロックとトリガー信号用の独自のケーブル構成があります。

MFLI / MFIA

Diagram of multi-device synchronization for MF

複数のMFLIロックインアンプおよび/またはMFIAインピーダンスアナライザーは、ある機器の10MHzクロック出力を次の機器に接続することで同期できます。 1つの機器がマスタートリガーソースとして機能し、そこからトリガー信号がマスターを含む他のすべての機器に配信されます(図を参照)。

ポート 構成 コネクタ
トリガーイン/アウト BNC
10MHzクロック シリーズ BNC

 

HF2LI

Diagram of multi-device synchronization for HF2

HF2LIロックインアンプには、トリガー信号とクロック信号を共有するためのRJ45コネクタに基づく同期用の特定の信号があります(図を参照)。

ポート 構成 コネクタ
ZSync In / Out シリーズ RJ45

 

 

 

UHFLI / UHFAWG / UHFQA

Diagram of multi-device synchronization for UHF

UHFプラットフォームでは、機器にAWG機能とロックイン機能の両方があるため、MDSはかなりの利点をもたらすことができます。クロック信号は星のように分配され、1つの機器がマスターとして機能します(または、外部の10 MHz基準クロックを使用します)。トリガー信号は、すべての機器を含むループを介して共有されます(図を参照)。

ポート 構成 コネクタ
参照/トリガー ループ BNC
10MHzクロック SMA

HDAWG

Diagram of multi-device synchronization for HDAWG

MDSを使用して、最大8つのHDAWG任意波形発生器(64 AWGチャネルに対応)を同期できます。 10/100 MHzクロックは、外部クロックソースのおかげで星のように分配されます。タイムスタンプの同期は、すべての機器を含み、特定のMDSトリガーポートを利用するループを通じて実現されます(図を参照)。 64を超えるチャネルを同期するには、PQSCプログラマブルクォンタムシステムコントローラーが必要です。

ポート 構成 コネクタ
MDS 1/2 ループ SMA
10 / 100MHzクロック SMA

MDSのQ&A

  • MDSは、異なる機器のクロックを同じ速度で実行する場合と比較して、さらに一歩進んでいます。 MDSは、すべての機器が同じタイムベース、つまり、記録用の同期タイムスタンプと同期されたAWG出力サンプルを持っていることを保証します。

  • HDAWG機器とMFシリーズ(複数のMFLIロックインアンプやMFIAインピーダンスアナライザーなど)を含む発振器位相の同期は、MDSモジュールを使用して自動的に実現できます。他の機器プラットフォームの場合、ユーザーは手動で同期を実行する必要があります。

  • いいえ、外部リファレンスはロックインアンプの機能であり、外部信号から復調周波数を取得することができます。これには通常、外部周波数を内部数値発振器にマッピングするためのPLLが含まれます。 MDSを使用すると、クロック同期により、安定した位相関係を持つ複数の機器で復調が可能になりますが、周波数が変更されるたびに、機器間の相対的な発振器位相を手動で調整する必要があります。

  • 各機器プラットフォームには独自のクロック速度があるため、MDSは、複数のMF機器など、同じシリーズの機器のみを同期できます。

MDS仕様

  MFLI / MFIA HF2LI UHFLI / UHFAWG HDAWG
デバイス数 8まで 4まで 8まで 8まで
時間精度 <10 ns <200 us <1 ns <1 ns
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